[发明专利]一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法

说明书

本发明公开一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法，首先在永磁同步电机的矢量控制的基础上，对逆变器非线性进行研究，考虑逆变器非线性因素的对参数辨识的影响并针对非线性带来的误差电压进行在线死区补偿；在死区补偿的基础上对电机闭环控制的参数进行离线辨识，提高辨识精度；最后采用最小二乘法和模型参考自适应两种方法结合实现多参数同时在线辨识。本发明能够在低速的情况下，较快的时间上同时辨识出电机电感、永磁磁链和电阻值，具有较大推广应用价值。

技术领域

本发明属于永磁同步电机的参数辨识技术领域，具体涉及一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)由于自身结构简单，具有转速平稳、动态响应快、过载能力强、可靠性高、结构多样化、应用范围广等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

永磁同步电机常用的控制策略为矢量控制和直接转矩控制。矢量控制的方法主要有：i_d＝0控制，弱磁控制、cosφ＝1控制和最大转矩电流比控制。矢量控制主要是采用双闭环控制，其中的电流环和转速环的设计是采用基于线性系统理论的PI控制，对电机参数的变化敏感。而且在实际应用中，针对不同厂商生产的电机，需要控制器能够辨识所需参数实现良好控制性能。同时，在电动汽车应用中，电机驱动系统的可靠运行有严格的要求，需要进行故障的早期诊断。故障的在线监控能够通过对电机参数进行辨识来实现，使得参数辨识成为早期故障诊断的重要方法之一。综上所诉，PMSM的参数辨识可以实现控制器的参数整定及早期的故障诊断，能够提高控制器控制准确和可靠运行，具有重要的理论研究意义。PMSM需要辨识的电磁参数为：R_s、L_d、L_q和ψ_f。影响电机参数的主要因素是温度变化和磁路饱和。在线参数辨识是根据电机的输入输出数据，采用不同的算法辨识出电机参数，并且不断根据新的数据对参数进行更新。跟离线辨识方法相比，在线参数辨识可以对运行状态实时监控，同时参数的实时更新可以增强控制器的自适应控制。目前参数在线辨识的辨识算法主要有：递推最小二乘法、模型参考自适应、扩展卡尔曼滤波以及智能算法等。

同时，在参数辨识过程中逆变器非线性的存在对于参数辨识结果产生较严重的负面影响，如何抑制逆变器非线性电压误差提高辨识结果的精度也是当今研究的热点。在参数辨识中，逆变器非线性将对估计转子信息带来较严重的影响，特别是低速、轻载情况时，由于相电流较小而大部分时间处于零电流钳位区从而导致较严重的非线性电压误差，影响参数辨识的精度。故在永磁同步电机参数辨识的同时需要考虑逆变器非线性带来的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对逆变器非线性对参数辨识精度的影响，对于采用单一方法进行电机的多参数辨识产生的辨识方程欠秩，出现辨识参数非唯一解问题。本发明提供了基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法，以达到永磁同步电机能够在低速情况下，在较快的时间上同时辨识出电机电感、永磁磁链和电阻值。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机参数辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在永磁同步电机的矢量控制的基础上，对逆变器非线性进行研究，考虑逆变器非线性因素的对参数辨识的影响并针对非线性带来的误差电压进行在线死区补偿；

步骤2：在死区补偿的基础上对电机闭环控制的参数进行离线辨识，提高辨识精度；

步骤3：采用最小二乘法和模型参考自适应两种方法结合实现多参数同时在线辨识。

作为改进，步骤1中逆变器的非线性因素包括驱动器开关器件的开关死区、开关器件的管压降、以及开关延时。